唐麗, 謝勇, 榮湘民, 楊威, 黃佳怡, 何石福, 張煉

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院, 農(nóng)田污染控制與農(nóng)業(yè)資源利用湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 植物營(yíng)養(yǎng)湖南省普通高等學(xué)校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 土壤肥料資源高效利用國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室, 長(zhǎng)沙 410128)

中國(guó)是水稻種植和稻米消費(fèi)大國(guó)，水稻高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)對(duì)保障國(guó)家糧食安全具有重要意義。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，到2016年，我國(guó)水稻常年種植面積達(dá)3 000萬(wàn)hm2，總產(chǎn)量為2.1億t，達(dá)到我國(guó)糧食總產(chǎn)量的三分之一以上[1]。由此可知，水稻籽粒收獲每年7 000 kg·hm-2，整體產(chǎn)量效益不佳。因此，我國(guó)水稻種植增產(chǎn)增效潛力的開(kāi)發(fā)仍然是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重點(diǎn)研究問(wèn)題。施肥是調(diào)控農(nóng)田系統(tǒng)生產(chǎn)力的重要手段，其中，施用氮肥對(duì)糧食增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率達(dá)30%～45%[2]。但是，不合理的氮投入不但不能顯著增產(chǎn)，反而會(huì)導(dǎo)致大量氮素?fù)p失，造成環(huán)境污染。已有研究顯示，我國(guó)農(nóng)田氮肥利用率僅有20%～40%，顯著低于世界平均水平，大部分氮素以氣相或液相形式損失進(jìn)入大氣或水體，造成了資源浪費(fèi)和環(huán)境污染的后果[3]。因此，探尋合理施用氮肥的管理方法是實(shí)現(xiàn)水稻高產(chǎn)、高效、低污染的關(guān)鍵，是農(nóng)業(yè)科學(xué)發(fā)展的必然途徑。

近年來(lái)，許多學(xué)者提出了有機(jī)肥氮替代化學(xué)氮肥的施肥措施對(duì)水稻種植的產(chǎn)量和環(huán)境效應(yīng)具有 “雙贏”甚至“多贏”作用，值得深入、系統(tǒng)的研究。孟琳等[4]研究認(rèn)為，有機(jī)氮肥代替無(wú)機(jī)氮，主要通過(guò)改善土壤供應(yīng)氮素過(guò)程，使土壤養(yǎng)分平穩(wěn)釋放，為水稻生長(zhǎng)持續(xù)供應(yīng)養(yǎng)分，提高了群體質(zhì)量，促進(jìn)水稻高產(chǎn)、稻米品質(zhì)改善，以施10%～20%的有機(jī)肥量最合適，過(guò)高過(guò)低均會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量下降；劉紅江等[5]研究顯示，等氮量替代條件下，有機(jī)肥氮占總氮50%時(shí)，水稻產(chǎn)量比單施有機(jī)肥或化肥區(qū)高，較CK增產(chǎn)47.7%，氮肥利用率提高了23.7%；管建新等[6]研究認(rèn)為單施有機(jī)肥與單施化肥有相同的產(chǎn)量效果，而單施有機(jī)肥的氮素利用率最高，達(dá)到37.8%；李菊梅等[7]研究表明，雖然有機(jī)無(wú)機(jī)肥各半配施下的水稻產(chǎn)量與單施化肥的相近，均比對(duì)照提高約70%，但前者的氮損失少，其氮肥利用率為34.9%，高于化肥處理(33.2%)和有機(jī)肥處理(28.0%)；李冬初等[8]研究顯示，在有機(jī)無(wú)機(jī)肥各施一半的處理下，稻田表面水全氮含量比單施化肥的處理下降了32.0 mg·L-1，大大減少了氮素養(yǎng)分損失；廖義善等[9]研究表明，化肥是稻田氮損失的主要來(lái)源，適度的化肥減量及配施有機(jī)肥，有助于作物的生長(zhǎng)、增產(chǎn)及減少農(nóng)田氮磷損失。目前，大部分研究集中在探明化肥減量和增施有機(jī)肥可以增加或穩(wěn)定水稻產(chǎn)量，而鮮有系統(tǒng)探究水稻種植增施有機(jī)肥替代化肥氮最佳比例的報(bào)道。因此，為確定長(zhǎng)江中下游雙季稻區(qū)早、晚稻有機(jī)無(wú)機(jī)肥合理配施比例，本研究采用田間小區(qū)試驗(yàn)，分析了不同比例有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)水稻產(chǎn)量、氮素吸收與流失風(fēng)險(xiǎn)的影響，旨在得到合理的施肥管理方法。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2017年在湖南省瀏陽(yáng)市原種場(chǎng)(沿溪鎮(zhèn)花園村，28°19′N，113°49′E)試驗(yàn)基地進(jìn)行。該地區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，全年降水集中在6—9月，年平均氣溫17.3 ℃，年降水量為1 552 mm。供試土壤為河潮土，其理化性質(zhì)為：pH 5.8，有機(jī)質(zhì)14.6 g·kg-1，全氮1.5 g·kg-1，堿解氮49.3 mg·kg-1，全磷0.5 g·kg-1，速效磷11.8 mg·kg-1，全鉀14.5 g·kg-1，速效鉀157.1 mg·kg-1。

1.2 供試材料

1.2.1供試水稻品種 早稻選用品種為湘早秈45號(hào)，由湖南省瀏陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所提供；晚稻選用品種為黃花粘，由中國(guó)水稻研究所提供。

1.2.2供試肥料 普通尿素(N 46%)，湖南省湘農(nóng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料集團(tuán)有限公司生產(chǎn)；鈣鎂磷肥(P2O512%)，湖北祥云化工股份有限公司生產(chǎn)；氯化鉀(K2O 60%)，俄羅斯生產(chǎn)。強(qiáng)湘牌有機(jī)肥(N: 2.2%，P2O50.6%，K2O% 1.7%)，湖南省日日春有機(jī)肥有限公司生產(chǎn)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用田間小區(qū)試驗(yàn)，小區(qū)面積為5 m×4 m。小區(qū)間用塑料農(nóng)膜包埂，以阻止水分和養(yǎng)分的側(cè)滲或串流，設(shè)立相互獨(dú)立的排灌系統(tǒng)，除按水稻生長(zhǎng)需要進(jìn)行排水烤田外，通過(guò)渠灌維持不低于10 cm的田面水。低于小區(qū)田埂3 cm的排水缺口可將遇暴風(fēng)雨而外溢的田面水自動(dòng)輸入排水渠，保持小區(qū)穩(wěn)定水位。

試驗(yàn)設(shè)置7個(gè)處理：①不施肥處理(CK)；②純化肥處理(CU)；③有機(jī)肥氮替代化肥氮10%處理(Sub10%)；④有機(jī)肥氮替代化肥氮20%處理(Sub20%)；⑤有機(jī)肥氮替代化肥氮30%處理(Sub30%)；⑥有機(jī)肥氮替代化肥氮40%處理(Sub40%)；⑦有機(jī)肥氮替代化肥氮50%處理(Sub50%)。3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，早、晚稻移栽密度分別為16.7 cm×20.0 cm和20.0 cm×20.0 cm，每穴2苗。早稻于2017年4月20日移栽，移栽3～4 d后查缺補(bǔ)苗，保證全苗；5月9日追肥，各處理氮肥用量(按純N計(jì))均為120 kg·hm-2，各處理P2O5、K2O用量相同，分別為72、90 kg·hm-2；7月23日收獲。晚稻于7月27日移栽；8月6日追肥，各處理氮肥用量(按純N計(jì))均為135 kg·hm-2，各處理P2O5、K2O用量相同，分別為60、105 kg·hm-2；10月29日收獲。有機(jī)肥和磷肥為一次性基肥(土層混施)施入，氮、鉀肥其中60%作基肥(土層混施)，40%作分蘗肥(表層撒施)，磷鉀肥則依據(jù)有機(jī)肥磷鉀含量折算。其他管理按水稻常規(guī)高產(chǎn)栽培要求進(jìn)行。

1.4 采樣與測(cè)定

1.4.2產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成 小區(qū)實(shí)打測(cè)產(chǎn)，脫粒后稱濕基質(zhì)量并測(cè)籽粒含水量，根據(jù)含水量換算實(shí)際產(chǎn)量。收獲時(shí)采樣5蔸考種，調(diào)查有效穗、穗長(zhǎng)、株高、千粒重、結(jié)實(shí)率。

1.4.3植株和籽粒氮素含量 將風(fēng)干水稻植株樣品與籽粒樣品烘干、粉碎后，用硫酸-雙氧水消化處理，再用凱氏定氮儀(KDH-102C，上海滬粵明科學(xué)儀器有限公司)測(cè)定全N含量。

1.4.4水稻氮肥利用指標(biāo)計(jì)算公式

氮肥農(nóng)學(xué)利用率(kg·kg-1)=(施氮區(qū)產(chǎn)量-空白產(chǎn)量)/氮肥施用量

氮肥生理利用率(kg·kg-1)=(施氮區(qū)產(chǎn)量-空白產(chǎn)量)/(施氮區(qū)地上部吸氮量-空白地上部吸氮量)

氮肥偏生產(chǎn)力(kg·kg-1)= 施氮區(qū)產(chǎn)量/氮肥施用量

氮肥吸收利用率=(施氮區(qū)地上部氮量-空白地上部吸氮量)/氮肥施用量×100%

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 18.0和Excel 2016軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，方差分析采用SSR法。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)肥不同比例替代化肥氮對(duì)水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

2.1.1對(duì)早稻產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響 由表1可知，早稻收獲后，各施肥處理的株高在68.6～69.8 cm之間，穗長(zhǎng)在19.5～20.1 cm之間，每穗實(shí)粒數(shù)在74.1～77.7粒之間，千粒重在22.6～23.2 g，結(jié)實(shí)率在75.6%～79.3%之間，但差異均未達(dá)到顯著水平(P>0.05)。這些產(chǎn)量構(gòu)成因素與CK處理比較，分別增加了18.4%～21.2%(株高)、39.3%～43.6%(穗長(zhǎng))、30.1%～34.8%(實(shí)粒數(shù))、80.8%～85.6%(千粒重)和7.5%～12.8%(結(jié)實(shí)率)，且差異均達(dá)顯著水平(P<0.05)。在有效穗數(shù)方面，各施肥處理比CK顯著高出28.8%～39.2%，Sub20%處理的有效穗數(shù)最多，高達(dá)258.3萬(wàn)穗·hm-2，比CU高出5.8%(P<0.05)，比Sub10%高出3.5%(P>0.05)，比Sub30%高出3.7%(P>0.05)，比Sub40%高出7.4%(P<0.05)，比Sub50%高出8.1%(P<0.05)。因此，有機(jī)肥不同比例替代化肥對(duì)早稻產(chǎn)量構(gòu)成因素具有一定的影響，尤其顯著表現(xiàn)在有效穗數(shù)的變化?；谌渴┯没实那闆r下，有機(jī)肥替代化肥氮的比例在30%以內(nèi)對(duì)早稻的產(chǎn)量構(gòu)成因素均有促進(jìn)作用，替代比例為20%的效果最佳，有效穗數(shù)達(dá)到顯著差異(P<0.05)。

表1 不同處理下早稻產(chǎn)量構(gòu)成因素

2.1.2對(duì)晚稻產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響 由表2可知，晚稻收獲后，各處理之間的對(duì)應(yīng)產(chǎn)量構(gòu)成因素差異顯著性較早稻明顯得多。各施肥處理的株高在72.2～74.1 cm之間，差異均不顯著(P>0.05)；穗長(zhǎng)、有效穗數(shù)、實(shí)粒數(shù)、千粒重和結(jié)實(shí)率的差異均表現(xiàn)為Sub20%和Sub30%處理最高，且Sub20%和Sub30%差異不顯著(P>0.05)，其他處理(CU、Sub10%、Sub40%、Sub50%)之間差異也不顯著(P>0.05)。與CU處理相比，Sub20%處理的晚稻產(chǎn)量構(gòu)成因素分別增長(zhǎng)了16.1%(穗長(zhǎng))、7.4%(有效穗數(shù))、11.8%(實(shí)粒數(shù))、11.1%(千粒重)、4.5%(結(jié)實(shí)率)。此外，Sub20%處理穗長(zhǎng)比其他施肥處理高出9.3%～16.1%(P<0.05)，有效穗數(shù)高出5.9%～11.9%(P<0.05)，實(shí)粒數(shù)高出6.0%～11.8%(P<0.05),千粒重高出7.1%～12.4%(P<0.05)，結(jié)實(shí)率高出3.3%～4.7%(P<0.05)；同樣，Sub30%處理的穗長(zhǎng)比其他處理高出16.1%～16.6%(P<0.05)，有效穗數(shù)高出5.4%～11.4%(P<0.05)，實(shí)粒數(shù)高出5.1%～10.8%(P<0.05),千粒重高出9.1%～14.5%(P<0.05)，結(jié)實(shí)率高出2.7%～4.1%(P<0.05)。因此，有機(jī)肥不同比例替代化肥對(duì)晚稻產(chǎn)量構(gòu)成因素具有顯著的影響。基于全量施用化肥氮的情況下，有機(jī)肥替代化肥氮的比例在20%和30%時(shí)，對(duì)晚稻的產(chǎn)量構(gòu)成因素均有顯著促進(jìn)作用。

表2 不同處理下晚稻產(chǎn)量構(gòu)成因素

2.2 有機(jī)肥不同比例替代化肥氮對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

由圖1可知，有機(jī)肥不同比例替代化肥氮對(duì)早、晚稻產(chǎn)量的影響表現(xiàn)為替代20%的比例(Sub20%)是最佳的，分別達(dá)7 073和7 411 kg·hm-2，比CU處理顯著增產(chǎn)13.9%、18.6%。在早稻產(chǎn)量方面，Sub10%和Sub30%較Sub20%降低了3.8%～4.5%，但差異均不顯著(P>0.05)；CU、Sub40%和Sub50%處理分別較Sub20%處理顯著減產(chǎn)12.2%、9.7%和21.2%。CU與Sub10%、Sub30%、Sub40%的早稻產(chǎn)量差異均不顯著(P>0.05)，而Sub50%較CU出現(xiàn)了顯著減產(chǎn)，減產(chǎn)比例達(dá)10.2%。說(shuō)明有機(jī)肥替代化肥氮的比例達(dá)到50%時(shí)不利于早稻生產(chǎn)，10%～40%的化肥氮替代比是可行的，且20%是增產(chǎn)效應(yīng)最佳的替代比。在晚稻產(chǎn)量方面，與Sub20%處理比較，CU的晚稻產(chǎn)量減少12.2%(P<0.05)，Sub10%的晚稻產(chǎn)量減少8.5%(P<0.05)，Sub30%的晚稻產(chǎn)量減少3.1%(P>0.05)，Sub40%的晚稻產(chǎn)量減少13.8%(P<0.05)。CU與Sub10%、Sub40%、Sub50%的晚稻產(chǎn)量差異均不顯著(P>0.05)。由此說(shuō)明，晚稻種植時(shí)有機(jī)肥替代化肥氮比例在50%以內(nèi)均不會(huì)出現(xiàn)顯著減產(chǎn)的現(xiàn)象，且20%的替代比增產(chǎn)效果最佳。

注：不同小寫(xiě)字母表示差異在P<0.05水平具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2.3 有機(jī)肥不同替代比例與水稻產(chǎn)量的關(guān)系

有機(jī)肥替代化肥氮的比例對(duì)水稻產(chǎn)量有內(nèi)在的關(guān)系，如圖2所示，有機(jī)肥替代化肥氮比例在0～50%內(nèi)逐步增加時(shí)，水稻產(chǎn)量表現(xiàn)為先增后減的拋物線效果。早稻產(chǎn)量(y)與有機(jī)肥替代比例(x)的關(guān)系是y=-17 057x2+7 174.2x+6 237.6，相關(guān)系數(shù)R2達(dá)到0.986 9，擬合非線性相關(guān)達(dá)極顯著水平(P<0.01)；晚稻產(chǎn)量(y)與有機(jī)肥替代比例(x)的關(guān)系是y=-16 500x2+7 059.5x+6 449.5，相關(guān)系數(shù)R2達(dá)到0.880 8，擬合非線性相關(guān)達(dá)顯著水平(P<0.05)。因此，根據(jù)早、晚稻的擬合方程求導(dǎo)可知，早稻產(chǎn)量最佳的有機(jī)肥替代化肥氮比例應(yīng)為21.0%，產(chǎn)量高達(dá)6 992.0 kg·hm-2；同樣，晚稻產(chǎn)量最佳的有機(jī)肥替代化肥氮比例應(yīng)為21.4%，產(chǎn)量高達(dá)7 204.6 kg·hm-2。

圖2 有機(jī)肥替代化肥氮比例與早、晚稻產(chǎn)量之間的關(guān)系

2.4 有機(jī)肥不同比例替代化肥氮對(duì)水稻田面水氮素含量的影響

2.4.1對(duì)早稻田面水氮素含量的影響 在2次施肥后的一段時(shí)間內(nèi)，對(duì)早稻田面水的總氮、銨氮含量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，結(jié)果見(jiàn)圖3。CU、Sub10%、Sub20%、Sub30%、Sub40%、Sub50%處理田面水總氮含量均是在施肥后的第1 d達(dá)到峰值，基肥峰值分別為82.5、54.6、51.1、48.2、46.3、39.1 mg·L-1，分蘗肥峰值分別為46.5、40.4、34.0、32.3、29.5、29.3 mg·L-1。整體而言，各施肥處理早稻施肥后田面水濃度變化的規(guī)律是CU>Sub10%> Sub20%> Sub30%> Sub40%> Sub50%。早稻基肥施用后的10 d內(nèi)，CU處理田面水總氮含量平均值為 48.3 mg·L-1，與之相比，Sub10%、Sub20%、Sub30%、Sub40%、Sub50%分別降低了28.1%、37.1%、43.2%、51.2%、59.2%。早稻分蘗肥施用后的20 d內(nèi)，CU處理田面水總氮含量平均值為 25.2 mg·L-1，與之相比，Sub10%、Sub20%、Sub30%、Sub40%、Sub50%分別降低了14.7%、27.0%、32.4%、40.5%、42.2%。

圖3 有機(jī)肥不同比例替代化肥氮對(duì)早稻田面水總氮和銨氮含量的影響

由圖3可知，早稻田面水銨氮濃度施肥后變化規(guī)律與總氮一致，即CU>Sub10%> Sub20%> Sub30%> Sub40%> Sub50%。施肥后第1 d銨氮濃度達(dá)到峰值，CU、Sub10%、Sub20%、Sub30%、Sub40%、Sub50%處理的基肥峰值分別為43.7、41.6、37.7、32.7、31.6、30.0 mg·L-1，分蘗肥峰值分別為33.7、33.4、26.2、25.4、14.6、14.0 mg·L-1。早稻基肥施用后的10 d內(nèi)，CU處理田面水總氮含量平均值為 30.5 mg·L-1，與之相比，Sub10%、Sub20%、Sub30%、Sub40%、Sub50%分別降低了5.9%、14.8%、24.3%、32.1%、37.7%。早稻分蘗肥施用后的20 d內(nèi)，CU處理田面水總氮含量平均值為 14.1 mg·L-1，與之相比，Sub10%增加了1.9%，Sub20%、Sub30%、Sub40%、Sub50%分別降低了9.8%、16.1%、38.5%、38.9%。

2.4.2對(duì)晚稻田面水氮素含量的影響 由圖4可知，CU、Sub10%、Sub20%、Sub30%、Sub40%、Sub50%處理田面水總氮含量均是在施肥后的第1 d達(dá)到峰值，基肥峰值分別為71.9、66.8、58.7、51.6、45.5、38.8 mg·L-1，分蘗肥峰值分別為48.4、44.1、42.3、41.1、36.5、32.3 mg·L-1。整體上而言，各施肥處理晚稻施肥后田面水濃度變化的規(guī)律是CU>Sub10%> Sub20%> Sub30%> Sub40%> Sub50%。晚稻基肥施用后的10 d內(nèi)，CU處理田面水總氮含量平均值為 47.9 mg·L-1，與之相比，Sub10%、Sub20%、Sub30%、Sub40%、Sub50%分別降低了12.1%、23.8%、34.9%、44.3%、54.3%，且差異均達(dá)顯著水平。晚稻分蘗肥施用后的20 d內(nèi)，CU處理田面水總氮含量平均值為26.0 mg·L-1，與之相比，Sub10%、Sub20%、Sub30%、Sub40%、Sub50%分別降低了10.0%、20.4%、28.5%、36.5%、40.0%。

圖4 有機(jī)肥不同比例替代化肥氮對(duì)晚稻田面水總氮和銨氮含量的影響

晚稻田面水銨氮濃度施肥后變化規(guī)律與總氮一致，即CU>Sub10%> Sub20%> Sub30%> Sub40%> Sub50%(圖4)。施肥后第1 d銨氮濃度達(dá)到峰值，CU、Sub10%、Sub20%、Sub30%、Sub40%、Sub50%處理的基肥峰值分別為59.1、51.6、47.7、38.7、33.6、33.5 mg·L-1，分蘗肥峰值分別為27.7、27.4、24.9、23.1、20.6、19.9 mg·L-1。晚稻基肥施用后的10 d內(nèi)，CU處理田面水總氮含量平均值為 36.4 mg·L-1，與之相比，Sub10%、Sub20%、Sub30%、Sub40%、Sub50%分別降低了18.4%、25.8%、34.3%、41.8%、41.2%。晚稻分蘗肥施用后的20 d內(nèi)，CU處理田面水總氮含量平均值為 9.1 mg·L-1，與之相比，Sub10%增加了2.2%，Sub20%、Sub30%、Sub40%、Sub50%分別降低了7.7%、14.3%、22.0%、23.1%。

綜上可知，早、晚稻種植過(guò)程中，有機(jī)肥替代化肥氮比例越大，田面水總氮和銨氮濃度整體越偏低，這可能是由于有機(jī)肥氮素養(yǎng)分釋放的緩慢性和化肥氮的減量，使得有機(jī)肥替代化肥氮措施能夠顯著減少早稻田面水的氮濃度，降低了肥料氮素隨地表水流失的風(fēng)險(xiǎn)。

2.5 有機(jī)肥不同比例替代化肥氮對(duì)水稻氮肥利用的影響

2.5.1對(duì)早稻氮肥利用的影響 部分有機(jī)肥替代化肥施用對(duì)水稻種植的氮肥利用的影響可從氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥生理利用率、氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥吸收利用率4個(gè)方面體現(xiàn)。由表3可知，早稻CU處理的氮肥農(nóng)學(xué)利用率為15.7 kg·kg-1，Sub10%、Sub20%、Sub30%分別較CU提高了12.1%(P>0.05)、21.7%(P<0.05)和15.3%(P>0.05)，Sub40%和Sub50%較之下降了8.9%(P>0.05)和15.3%(P<0.05)；早稻CU處理的氮肥生理利用率為40.6 kg·kg-1，Sub10%、Sub20%、Sub30%、Sub40%和Sub50%分別較CU提高了9.4%(P<0.05)、1.7%(P>0.05)、4.9%(P>0.05)、6.7%(P>0.05)和5.9%(P>0.05)；早稻CU處理的氮肥偏生產(chǎn)力為48.9 kg·kg-1，Sub10%、Sub20%、Sub30%分別較CU提高了3.9%(P>0.05)、6.7%(P<0.05)和4.7%(P<0.05)，Sub40%和Sub50%較之下降了2.9%(P>0.05)和4.9%(P<0.05)；早稻CU處理的氮肥吸收利用率為27.8%，Sub10%、Sub20%、Sub30%、Sub40%分別較CU顯著提高了3.6%、4.7%、4.2%，3.3%，Sub50%僅提高了1.6%，且差異不顯著(P>0.05)。因此，綜合分析以上4個(gè)氮肥利用效率指標(biāo)可知，有機(jī)肥替代化肥氮的比例為20%時(shí)，對(duì)早稻種植的氮肥利用效果比較理想。

表3 有機(jī)肥不同比例替代化肥氮對(duì)早稻氮肥利用的影響

2.5.2對(duì)晚稻氮肥利用的影響 由表4可知，晚稻CU處理的氮肥農(nóng)學(xué)利用率為21.7 kg·kg-1，Sub10%、Sub20%、Sub30%分別較CU提高了10.6%(P>0.05)、35.0%(P<0.05)和25.8%(P<0.05)，Sub40%和Sub50%較之下降了4.6%(P>0.05)和21.2%(P<0.05)；晚稻CU處理的氮肥生理利用率為35.8 kg·kg-1，Sub10%、Sub20%、Sub30%、Sub40%和Sub50%分別較CU提高了13.4%、9.5%、20.1%、15.1%和13.4%，且差異均達(dá)顯著水平(P<0.05)；早稻CU處理的氮肥偏生產(chǎn)力為48.2 kg·kg-1，Sub10%、Sub20%、Sub30%分別較CU提高了2.5%(P>0.05)、13.9%(P<0.05)和10.4%(P<0.05)，Sub40%和Sub50%較之下降了1.9%(P>0.05)和8.5%(P<0.05)；早稻CU處理的氮肥吸收利用率為28.3%，Sub10%、Sub20%、Sub30%、Sub40%和Sub50%分別較CU顯著提高了2.5%、4.9%、4.4%、2.0%和3.2%，且差異均達(dá)顯著水平(P<0.05)。因此，綜合分析以上4個(gè)氮肥利用效率指標(biāo)可知，有機(jī)肥替代化肥氮的比例為20%和30%時(shí)，對(duì)晚稻種植的氮肥利用效果均比較理想。

3 討論

3.1 水稻種植配施適宜比例的有機(jī)肥氮可促進(jìn)作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)

化肥與有機(jī)肥的配施具有實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)的潛力[11-12]，因?yàn)榕涫┯袡C(jī)肥能夠改善土壤理化性狀，提高土壤肥力，從而有利于水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)[7-8,13]。本研究結(jié)果表明，有機(jī)肥替代化肥氮的比例在20%時(shí)，對(duì)早、晚稻的結(jié)實(shí)率、有效穗、每穗粒數(shù)和千粒重均有顯著促進(jìn)作用，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量的提高，其原因是水稻生長(zhǎng)前期無(wú)機(jī)氮肥釋放養(yǎng)分供作物吸收，水稻生長(zhǎng)中后期，隨微生物的死亡，其固持的氮素釋放增多，利于水稻生長(zhǎng)。這與魏靜等[14]的研究結(jié)果一致。在早稻季，10%～40%的有機(jī)肥氮替代比均能保證穩(wěn)產(chǎn)或增產(chǎn)，且20%的替代比產(chǎn)量最高，但替代比達(dá)到50%時(shí)，出現(xiàn)了顯著減產(chǎn)，減產(chǎn)比例達(dá)10.2%。劉紅江等[5]研究認(rèn)為，50%有機(jī)肥替代化肥處理水稻產(chǎn)量最高，但與單施化肥處理水稻產(chǎn)量差異不顯著的研究結(jié)果明顯不同，這是由于其土壤背景肥力(試驗(yàn)田基礎(chǔ)土壤全氮含量為1.76 g·kg-1)和施氮水平(其施氮量為300 kg·hm-2)均明顯高于本試驗(yàn)的差異導(dǎo)致的。在晚稻季，有機(jī)肥替代化肥氮比例在50%以內(nèi)均不會(huì)出現(xiàn)顯著減產(chǎn)的現(xiàn)象，且20%或者30%的替代比均能實(shí)現(xiàn)顯著增產(chǎn)的效果。替代比例50%的產(chǎn)量效應(yīng)在早晚稻季出現(xiàn)差異，可能是因?yàn)樵谠绲炯荆吡坑袡C(jī)肥中養(yǎng)分釋放速率較慢，難以及時(shí)補(bǔ)充作物生長(zhǎng)需求導(dǎo)致高量有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施處理作物產(chǎn)量往往不如化肥單施。晚稻季不減產(chǎn)可能是由于早稻季施用有機(jī)肥的緩釋氮素營(yíng)養(yǎng)沒(méi)能適時(shí)供給作物需求而保藏在土壤中，對(duì)下茬土壤肥力和性狀有改良作用，這與劉守龍等[12]的研究結(jié)果相似。因此，根據(jù)區(qū)域差異，在推薦化肥施用量條件下，配施一定比例的有機(jī)氮肥可獲得更大程度的增產(chǎn)，同時(shí)更好地消納了有機(jī)肥，減少了化學(xué)氮肥的施用量。

3.2 水稻種植配施有機(jī)肥氮可降低TN和的徑流損失風(fēng)險(xiǎn)

3.3 水稻種植配施適宜比例的有機(jī)肥氮可提高作物的氮肥利用效果

關(guān)于水稻吸收氮肥利用，Dobermann[19]研究認(rèn)為糧食作物氮肥吸收利用率為30%～50%，氮肥偏生產(chǎn)力為40～70 kg·kg-1，氮肥農(nóng)學(xué)效率為 10～30 kg·kg-1范圍內(nèi)比較適宜。顯然本研究配施有機(jī)肥處理的相應(yīng)指標(biāo)與之完全符合，也說(shuō)明有機(jī)肥的施用能夠促進(jìn)水稻氮素吸收與利用的效果。劉汝亮等[13]研究表明，在同等施氮水平下，常規(guī)化肥施用水平下配施有機(jī)肥，可使水稻氮肥利用率提高5.2%。同樣，在本研究中也充分證明了水稻種植時(shí)適量有機(jī)肥氮替代化肥氮處理(Sub10%、Sub20%和Sub30%)的氮肥利用效率能得到提高，甚至差異能達(dá)顯著水平(P<0.05)。有機(jī)肥替代化肥氮比例達(dá)到40%或者50%時(shí)，盡管提高了水稻氮肥利用率和氮肥生理利用率，但在氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力的評(píng)價(jià)上存在負(fù)效應(yīng)。

綜上可知，以增產(chǎn)和化肥減施為原則，本研究認(rèn)為，南方水稻種植推薦的有機(jī)肥替代化肥氮的比例是20%，可以顯著增加產(chǎn)量，提高氮素利用率，減少化肥氮的施入，減少農(nóng)業(yè)氮素面源污染。